Nástrojová ocel H10 | 1.2365 | SKD7

AOBO STEEL – Trusted Global Tool Steel Supplier

Odeslat poptávku

H10 tool steel is a chromium-based hot-work tool steel. The equivalent grades are DIN (Germany) 1.2365, JIS (Japan) SKD7, and GB (China) 4Cr3Mo3SiV.

1. Chemické složení nástrojové oceli H10¹

2. Mechanické a fyzikální vlastnosti nástrojové oceli H10

Legující prvky v nástrojové oceli H10 dodávají jedinečnou sadu mechanických a fyzikálních vlastností, díky čemuž je vhodná pro náročná prostředí s vysokými teplotami.

2.1 Tvrdost

Tvrdost nástrojové oceli H10 je klíčovým faktorem jejího výkonu:

• Žíhaná tvrdost: V žíhaném (změklém) stavu vykazuje H10 typicky tvrdost v rozmezí 192–229 HB, což usnadňuje obrábění.
• Kalená tvrdost: Following appropriate heat treatment, H10 can achieve a quenched hardness of approximately 56-59 HRC.
• Tvrdost za tepla: H10 demonstrates medium (rated C) hot hardness. Notably, in high-temperature working environments over long periods, MOD H10 tool steel maintains its hardness better than H11 tool steel.

2.2 Prokalitelnost a reakce na tepelné zpracování

H10 is a deep-hardening steel that can achieve uniform hardness across a wide range of cross-sections. Its hardening factor (D1) is approximately 5 inches. As an air-hardening grade, H10 allows for martensite formation upon air-cooling, which contributes to minimal distortion during the heat treatment process.

2.3 Houževnatost a odolnost proti nárazu

Nástrojová ocel H10 nabízí vynikající houževnatost, obecně hodnocenou jako dobrá (nebo kategorie D). Chromové oceli pro práci za tepla, jako je H10, nabízejí dobrou houževnatost a odolnost proti nárazům, což je výhodné pro mnoho operací práce za tepla. I když některá srovnávací data mohou naznačovat mírně nižší houževnatost než u H11 nebo H13, H10 zůstává robustní volbou pro aplikace vyžadující rázovou houževnatost.

2.4 Wear Resistance

Odolnost nástrojové oceli H10 proti opotřebení je obvykle hodnocena jako uspokojivá (kategorie C/D), některé zdroje ji klasifikují jako středně vysokou, často překonávající H11 a Nástrojová ocel H13 in this aspect. Good abrasion resistance is a vital property for dies used in demanding processes like hot forging.

2.5 Výkon při zvýšených teplotách

Výraznou vlastností nástrojové oceli H10 je její schopnost zachovat strukturální integritu při vysokých teplotách:

• Pevnost za tepla: It exhibits good resistance to softening, retaining high hardness even at temperatures up to 500-550°C. This “red hardness” is essential for tools operating at high speeds or in direct contact with hot metal.
• Tempering Resistance: H10 possesses medium-high temperování resistance, potentially exceeding that of H11 or H13 under certain operational conditions.

2.6 Tepelné vlastnosti

Nástrojová ocel H10 je vhodná pro aplikace zahrnující tepelné cyklování:

• Tepelná únava a odolnost proti tepelnému namáhání: H10 má dobrou odolnost proti tepelné únavě a tepelnému namáhání, což jsou běžné poruchy u nástrojů pro práci za tepla.
• Tepelná vodivost: With a chromium content of around 3%, H10 has a higher thermal conductivity (approximately 32 W/m·K) compared to steels like H11 or H13 (which have ~5% Cr and ~26 W/m·K). This enhanced thermal conductivity is beneficial for applications requiring efficient heat dissipation from the tool’s surface.

2.7 Rozměrová stabilita

Protože se jedná o ocel kalitelnou na vzduchu, nabízí H10 výhodu nízké deformace během tepelného zpracování, což zajišťuje, že si nástroje zachovají svůj zamýšlený tvar a tolerance.

2.8 Obrobitelnost

Při správném žíhání má nástrojová ocel H10 obrobitelnost obecně považovanou za dobrou (kategorie C), což umožňuje efektivní tvarování a přípravu nástrojů.

Fill out the following form to contact us for the latest H10 tool steel quotation!

3. Tepelné zpracování nástrojové oceli H10

Nástrojová ocel H10, robustní nástrojová ocel na bázi chromu pro práci za tepla z řady H, je navržena pro náročné aplikace, jako je kování za tepla, protlačování a tlakové lití. Její výkon za extrémních provozních teplot, obvykle 315 °C až 650 °C (600 °F až 1200 °F), do značné míry závisí na přesném tepelném zpracování. 

3.1 Klíčové kroky tepelného zpracování H10

Dosažení špičkového výkonu z nástrojové oceli H10 zahrnuje několik odlišných a klíčových fází. Každý krok musí být pečlivě řízen, aby se vyvinula požadovaná mikrostruktura a mechanické vlastnosti.

3.2 Žíhání

Annealing is typically the first step for H10 tool steel. It’s crucial for softening the steel for easier machining and creating a uniform microstructure for subsequent heat treatments.

• Účel: Změkčit ocel pro obrobitelnost a vytvořit mikrostrukturální jednotnost.
• Doporučená teplota: 845 °C až 900 °C (1550 °F až 1650 °F).
• Postup chlazení: Doporučuje se pomalé ochlazování rychlostí přibližně 22 °C za hodinu (40 °F za hodinu).
• Cílová tvrdost: Cílem je dosáhnout žíhané tvrdosti mezi 192 a 229 HB.
• Výsledná mikrostruktura: A properly annealed H10 will exhibit spheroidized carbides dispersed within a ferrite matrix, ideal for effective austenite formation and grain refinement during hardening.

3.3 Předehřívání

Předehřev je zásadní fází před kalením. Významně snižuje tepelný šok, minimalizuje deformaci nebo praskání při vstupu nástroje do vysokoteplotní pece.

• Účel: Pro snížení tepelného šoku, snížení rizika deformace/praskání, zmírnění obráběcího napětí a zkrácení doby ve vysokoteplotní austenitizační peci.
• Typická teplota: Běžná je teplota kolem 815 °C (1500 °F). Prospěšné může být i postupné předehřívání.
• Trvání: Zajistěte rovnoměrné zahřátí celého průřezu nástroje.

3.4 Austenitizace (kalení)

Austenitizace (nebo kalení) zahrnuje zahřátí nástrojové oceli H10 na přesně stanovenou vysokou teplotu. Tím se její mikrostruktura transformuje na austenit a rozpouštějí se základní karbidy slitiny, které jsou klíčové pro tvrdost a sekundární kalení během popouštění.

• Účel: To transform the steel’s structure to austenite and dissolve necessary alloying elements (like Chromium, Molybdenum, and Vanadium) into solid solution.
• Doporučená teplota: Obecně mezi 1010 °C a 1040 °C (1850 °F a 1900 °F).
• Doba držení: Držte při dané teplotě pouze tak dlouho, aby se materiál zcela prohřál (obvykle 15–40 minut po dosažení teploty). Vyhněte se delšímu prohřívání po dobu H10. Austenitizační teplota ovlivňuje rozpuštěné karbidy, teplotu Ms a zbytkový austenit.

3.5 Quenching

Po austenitizaci kalení rychle ochladí ocel a přemění austenit na martenzit – tvrdou a žádoucí mikrostrukturu.

• Účel: Pro rychlé ochlazení oceli, čímž se austenit přemění na tvrdou martenzitickou strukturu.
• Doporučené kalicí médium: Kalení na vzduchu je preferováno pro H10 (jakát kalený na vzduchu), minimalizuje zbytková napětí a rozměrové změny.
• Alternativy pro velké sekce: U velmi velkých úseků může být nutné ofukování vzduchem nebo kalení olejem.
• Kritická poznámka: Nástrojová ocel H10 by se nikdy neměla kalit ve vodě.
• Volitelná metoda: Rovněž je možné provést kalení v solné lázni (kolem 540–595 °C nebo 1000–1100 °F) s následným ochlazením na vzduchu.
• Výsledná mikrostruktura: Prevažně martenzit s trochou zbytkového austenitu.

3..6 Popouštění

Popouštění je posledním, nezbytným krokem po kalení. Kalená ocel H10 je namáhaná a může být křehká; popouštění toto namáhání uvolňuje a výrazně zlepšuje houževnatost.

• Účel: Pro uvolnění vnitřního pnutí transformujte zbytkový austenit, vysrážejte jemné karbidy slitiny pro sekundární kalení (zvýšení pevnosti za tepla) a zlepšete houževnatost.
• Načasování: Popouštění proveďte co nejdříve po kalení (ideálně před dosažením pokojové teploty), aby se zabránilo praskání.
• Typický teplotní rozsah: 550 °C až 650 °C (1020 °F až 1200 °F). H10 vykazuje sekundární vrchol kalení kolem 540 °C (1000 °F).
• Vícenásobné popouštění: Pro H10 jsou nezbytné minimálně dva (často až čtyři) popouštěcí cykly, aby se maximalizovala transformace zbytkového austenitu a optimalizovala houževnatost.
• Doba namáčení: Každé temperování by mělo zahrnovat dobu namáčení 2 až 4 hodiny.
• Cílová pracovní tvrdost: Obvykle 38 až 54 HRC, v závislosti na aplikaci.

3.7 Souhrn parametrů tepelného zpracování nástrojové oceli H10

Pro rychlou orientaci jsou klíčové parametry pro tepelné zpracování nástrojové oceli H10:

3.8 Zlepšování nástrojové oceli H10 povrchovými úpravami

Pro další zvýšení odolnosti proti opotřebení lze na nástrojovou ocel H10 aplikovat povrchové úpravy, jako je nitridace.

• Nitridace: This process introduces nitrogen into the steel’s surface, creating an extremely hard outer layer (often exceeding 1000 HV).
• Výhody: Výrazně zlepšuje odolnost proti opotřebení a proti oděru.
• Základní vlastnosti: Nitriding is typically performed around 540°C, often below or within H10’s tempering range. This hardens the surface without negatively affecting the core toughness and strength established by prior heat treatment.

4. Aplikace

H10 tool steel’s balanced properties make it ideal for diverse hot die work applications, optimizing tooling choices for high-temperature metal forming operations.

4.1 Kování za tepla: Výroba odolných forem a nástrojů s H10

Při kování za tepla prokazuje nástrojová ocel H10 svou hodnotu, zejména u lisovacích nástrojů, které jsou vystaveny delšímu kontaktu s horkými obrobky.

Mezi jeho schopnosti patří:

• Zápustky pro kování hliníku, hořčíku, mědi, mosazi a oceli.
• Razníky a matrice pro kování hliníku (často tepelně zpracovaného na 44-48 HRC), kde H10 slouží jako spolehlivá alternativa k H11 a H13.

Houževnatost a tvrdost za tepla z nástrojové oceli H10 zajišťují dlouhou životnost a konzistentní výkon v těchto náročných kovacích prostředích.

4.2 Hot Extrusion: Optimizing Tooling with H10’s Resilience

Nástrojová ocel H10 je často používaný materiál pro nástroje pro horké protlačování v celé řadě kovů.

Mezi klíčové aplikace nástrojové oceli H10 v této oblasti patří:

• Vytlačovací matrice: Pro hliník, hořčík, měď, mosaz a ocel.
• Trny: H10 je obzvláště vhodný pro trny pro horké protlačování, zejména u slitin mědi, a to díky své odolnosti proti opotřebení a pevnosti při dané teplotě.
• Pomocné nástroje: Dummy blocks, backers, and die rings for aluminum and magnesium extrusion processes also benefit from H10’s properties.

4.3 Tlakové lití: H10 pro formy ze slitin mědi pro vysoké teploty

Zatímco oceli H11, H12 a H13 jsou běžné pro tlakové lití hliníku a hořčíku, nástrojová ocel H10 je preferována pro aplikace zahrnující slitiny s vyššími teplotami.

• Odlévací formy na měď: H10 se doporučuje zejména pro odlitky z mědi. Jeho schopnost efektivně udržovat tvrdost při zvýšených teplotách odlévání slitin mědi z něj činí preferovanou volbu.

4.4 Vylepšený výkon s modifikovaným H10 (H10 mod)

Modifikovaná H10 (H10 mod) nabízí výraznou výhodu v tepelné vodivosti (přibližně 32 W/m·K oproti 26 W/m·K pro H11/H13). Tento vynikající odvod tepla je zásadní v několika aplikacích nástrojové oceli H10:

• Silně vodou chlazené nástroje: Účinný v menších nástrojích (tloušťka <100 mm), které vyžadují rychlé odvod tepla.
• Vysokorychlostní lisy: Používá se v zařízeních, jako jsou lisy Hatebur, kde je tepelný management klíčový pro krátké doby cyklu.
• Automobilové komponenty pro kalení lisováním: H10 mod is increasingly used for tools in press-hardening (hot stamping). The die’s efficient heat extraction is crucial for achieving the desired martensitic transformation in the part.

4.5 Souhrn aplikací nástrojové oceli H10

Níže uvedená tabulka uvádí běžné aplikace nástrojové oceli H10 a klíčové vlastnosti, díky kterým je vhodná pro každou z nich:

5. Ekvivalentní třídy nástrojové oceli H10

• DIN (Německo): 1.2365 (také známá jako 32CrMoV12-28)
• AFNOR (Francie): 32 DCV 28 nebo 32CDV12-28
• JIS (Japonsko): SKD7
• BS (britská norma): BH10
• UNS (Jednotný systém číslování): T20810
• GB(China): 4Cr3Mo3SiV

1. Bringas, J. E. (Ed.). (2004). Handbook of comparative world steel standards (3rd ed.). ASTM International. ↩︎